三代 GATA2 缺陷家族多表型与表观遗传谱：探索疾病进程的新线索

时间：2025年2月2日

来源：Leukemia

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GATA2 缺陷相关疾病临床表型多样，基因型 - 表型关联不明。研究人员对一个三代 GATA2 缺陷家族展开研究，分析成员甲基化谱。发现早期差异甲基化位点（DMPs）可作疾病进展预测指标，有助于理解疾病进程，为临床诊疗提供依据。

在生命的长河中，血细胞的生成就像一场有序的交响乐，而 GATA2 则是这场交响乐中至关重要的指挥家。GATA2 作为造血过程的主调控因子，一旦出现问题，就会引发一系列严重的健康问题。人类中，杂合的生殖系 GATA2 突变会导致一种常染色体显性疾病 ——GATA2 缺陷。患有这种疾病的患者，临床表现千差万别，即便在同一家族中，症状也不尽相同。有的患者可能会出现血液系统问题，像容易患上骨髓增生异常综合征（MDS）、急性髓系白血病、慢性粒单核细胞白血病等，还可能出现骨髓衰竭、免疫缺陷、中性粒细胞减少、血细胞减少等症状；此外，非血液系统方面，可能会出现淋巴水肿、肺部和泌尿生殖系统改变、耳聋以及神经系统疾病。更让人困惑的是，虽然 GATA2 缺陷相关的临床表型和细胞遗传学特征已被熟知，但疾病的外显率以及基因型与表型之间的关联却一直模糊不清，比如为什么有些携带相同 GATA2 突变的家族成员却没有症状。近年来，有研究表明，疾病早期的表观遗传异常特征或许可以预测疾病的发展。因此，对家族队列的研究就显得尤为重要，它能帮助我们更好地理解疾病的进展过程。

在这样的背景下，来自西班牙多个研究机构的研究人员 Damia Romero - Moya、Joan Pera 等开展了一项关于 GATA2 缺陷的研究。他们聚焦于一个三代的 GATA2 缺陷家族，这个家族中有四位成员携带 c.1163T>C（p.M388T）突变，却展现出了显著的表型差异。研究人员对家族成员进行深入研究后发现，无症状携带者 P1 和耳聋携带者 P2 的 DNA 甲基化谱与健康供体相似，而患有免疫缺陷、血管病变和 MDS - MLD 的 P3 以及从无症状发展为 MDS - MLD 的 P4，其甲基化谱则与健康供体有明显区别。通过分析，研究人员找到了一些早期就存在且贯穿疾病发展过程的差异甲基化位点（DMPs），这些 DMPs 有望成为预测 GATA2 缺陷疾病进展的表观遗传生物标志物。该研究成果发表在《Leukemia》杂志上，为深入理解 GATA2 缺陷相关疾病提供了新的视角，对未来临床诊断和治疗具有重要的指导意义。

研究人员开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。首先是全外显子测序分析，对患者 P4 不同时间点的骨髓和外周血细胞进行检测，以探究是否存在体细胞突变；其次是利用 Infinium Human Methylation EPIC 850K 平台（Illumina）分析外周血单个核细胞的基因组甲基化谱，从而比较不同患者以及与健康供体之间的甲基化差异；还通过主成分分析（PCA）对甲基化数据进行处理，直观展现不同样本之间的关系。研究样本来源于该三代 GATA2 缺陷家族中的四位患者（P1、P2、P3、P4）以及三位健康供体（HD）。

下面来具体看看研究结果。

家族成员临床特征：患者 P1 是 75 岁男性，没有 GATA2 缺陷的临床特征；P2 是 45 岁男性，有耳聋症状但无血液学表现；P3 在 29 岁时被诊断为全血细胞减少，之后又确诊为 MonoMac 综合征和 MDS - MLD，伴有三体 8，接受异基因造血干细胞移植（HSCT）后血像恢复正常；P4 在 6 岁时被确定为无症状 GATA2 携带者，8 岁时骨髓出现异常，随后发展为 MDS - MLD，伴有单体 7，同样接受了成功的异基因 HSCT 。
甲基化谱分析：主成分分析（PCA）显示，无症状的 P1 和耳聋的 P2 与健康供体聚集在一起，而 P3 形成了单独的一簇。P4 从无症状阶段（P4.1）到 MDS - MLD 阶段（P4.3）的样本聚集在一起，且与健康供体和 P3 不同。通过比较所有样本的 DNA 甲基化情况，研究人员总共识别出 64,618 个差异甲基化位点（DMPs），这些 DMPs 与 18,283 个基因相关。与健康供体相比，P1 和 P2 的 DMPs 较少，且大多为低甲基化；P3 和 P4 的 DMPs 超过 13,000 个，呈现高甲基化特征。进一步分析发现，DMPs 主要富集在远端启动子区域，以及基因间和内含子区域。
基因富集分析：对 DMPs 进行无监督分析，发现 P3 和 P4 所有时间点存在共享的 DNA 高甲基化模式（29,297 个 DMPs，簇 A），P4 还有独特的低甲基化 DMPs 亚簇（16,310 个 DMPs，簇 B）。簇 A 在炎症反应和髓系相关基因中富集，簇 B 在 T 细胞相关基因中富集。将高、低甲基化基因与公开的 GATA2 染色质免疫沉淀测序（ChIP - seq）数据集交叉分析，发现 34% 的高甲基化基因和 27% 的低甲基化基因是 GATA2 的靶基因，这表明 GATA2 调控通路在疾病中发挥了重要作用。
潜在生物标志物探索：通过对 P4 所有时间点的高、低甲基化基因进行纵向分析，发现 P4.1 阶段就已经建立了独特的表观遗传特征，并在后续时间点保持。在从 P4.1 到 P4.3 的转变过程中，有 704 个高甲基化基因和 311 个低甲基化基因保持不变。这些基因中，包含一些对正常造血发育至关重要的基因，如 ELANE、CSF3R、GFI1 等，以及与血液系统疾病相关的癌基因，如 CD79a、CDH2 和 EGFL7 等。此外，DOT1L 基因的失活可能会影响 DNA 损伤反应、细胞周期进程和红细胞生成相关基因的表达，且该基因在 P4.3 阶段高甲基化。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 GATA2 缺陷家族复杂的表型变异性，发现早期的 DMPs 可作为疾病进展的预测生物标志物。不过，研究也存在一定局限性，比如样本仅来自一个家族，结果的普遍性可能受限；P4 各时间点缺乏冷冻的原代细胞，无法进行单细胞转录组和基因组分析；儿童时期 DNA 甲基化变化迅速，理想情况下应选择与 P4 年龄匹配的健康供体进行比较。尽管如此，这项研究为后续进一步开展纵向表观遗传研究提供了重要基础，有助于更深入地理解 DNA 甲基化在预测 GATA2 患者临床结局中的作用，为未来开发更精准的诊断和治疗方法带来了新的希望。